1 UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA (Segunda Universidad Fundada en el Perú) FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Av. Independência s/n Huamanga. Telf. 066-527226-066-312510-Anexo 168
SYLLABUS FISICOQUIMICA DE ALIMENTOS-AI-246 I.- GENERALIDADES 1.-Crédito 2.-Tipo 3.-Naturaleza del curso 4. Requisito
:
4.0 Obligatorio Teórico -Práctico MA-241: Matemática III QU -142: Química II 5.-Plan de estudios 2004 6.-Año Académico: 2013 – Semestre- Par 7.-Duración 17 semanas 8.- Periodo de inicio y término 31 de marzo -13 de junio del 2013 9.- Horas Semanales 7 Horas: Teoría: 2h, Resolución de Problemas: 2h Laboratorio: 3 h 10. Horas de teoría Lunes: 2 a 4 p m. Teoría 11.-Resolución de Problemas Miércoles: 4 – 6 pm Lugar: Aula: H-123 11.-Horas de laboratorio Jueves:7 a 10 a.m. Viernes: 7 a 10 am. Lugar: Cinética y diseño de reactores 12. Docente Responsable del curso Ing. Héctor Suárez Acosta 2.- DESCRIPCION DE LA ASIGNATURA (Plan de Estudios 2004) Termodinámica: sistemas – Primer principio. Termoquímica. Segundo principio. Energía libre-Procesos termodinámicos simples- Equilibrio químico – Fenómenos de superficie -Fenómeno de transporte- Cinética química – Cinética enzimática 3.- OBJETIVOS GENERAL: Comprensión e interpretación correcta de los fenómenos físico-químicos así como las leyes que las gobiernan. 4.-OBJETIVOS ESPECIFICOS 1.-Dar a conocer las leyes y principios de la fisicoquímica y poder aplicarlos en la solución de problemas en el campo de la Ing. en Industrias Alimentarías.
2 2.-Desarrollar la asignatura desde el punto de vista de las demostraciones matemáticas, de las leyes y de los principios de los fenómenos de fisicoquímica, y sus fundamentos prácticos. 3.- Exigir al estudiante la presentación de trabajos relacionados y por capítulos de los informes de las prácticas realizadas. 5.-FORMA DIDACTICA TEORIA: Exposición de los temas por el docente con la participación dinámica de los estudiantes. LABORATORIO: Ejecución de experimentos y presentación del informe respectivo en la siguiente sesión de laboratorio. La inasistencia impide al alumno la presentación del informe correspondiente. 6.-RECURSOS DIDACTICOS Uso de pizarra, multimedia, proyector en la parte teórica, equipos, módulos, folletos, etc 7.-REQUISITOS DE APROBACION 1.-Realizar un mínimo de practicas equivalente al 80 % 2.-Obtener un promedio general del curso de la nota de once (11,0) 8.-SISTEMA DE EVALUACION 1.-Evaluaciones parciales………………………………..c/u con peso 2.-Trabajos varios (set, trabajos, etc.) peso 2.-Promedio de las evaluaciones prácticas…… ……… …….. peso 3.-Promedio de informes…………………………… ……… peso
1,0 1,0 1,0 1,0
PROMEDIO GENERAL = Sumatoria de todas las notas Nº total de notas La inasistencia a más del 20 % de las prácticas de laboratorio; automáticamente al alumno se le retira del curso. 9.- PROGRAMA ANALITICO CAPITULO I: INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA Introducción a la termodinámica - principios básicos. Sistemas termodinámicos - Sistemas –Estado - Cambios de estado –Estado de los procesos. Reversibilidad e Irreversibilidad. Equilibrio, fases. Propiedades: intensivas extensivas- Ejercicios. CAPITULO II. ENERGIA INTERNA Y ENTALPIA. Energía-Transferencia de energía. Procesos a volumen y a presión constante Energía Interna-Entalpía. Trabajo: irreversible, reversible: máximo
3 y mínimo. Calor. Convección de signos. Relación entre al entalpía y la energía interna. Aplicaciones. CAPITULO III: PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA Primera ley de la termodinámica- Definición. Análisis de la primera ley. Aplicaciones a los ciclos. Postulados. Determinación de Q p = ∆ H y Qv = ∆ U. Aplicaciones. CAPITULO IV: TERMOQUIMICA Termoquímica-Estado Estándar – Entalpía de formación, combustión, y de reacción- Ley de Hess -Capacidad calorífica- Diferencia entre las capacidades caloríficas – Capacidad calorífica y la temperatura. Ecuación de Kirchhoff.-Energía de enlace. Problemas. PRIMERA EVALUACION PARCIAL CAPITULO V: SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA Procesos espontáneos-Entropía.- Teorema de Clausius- Degradación de la energía. Segunda ley de la termodinámica. Variación de la entropía con la temperatura. Aplicaciones. CAPITULO VI: CICLO TERMODINAMICO Ciclos reversible e irreversible-Proceso isotérmico y adiabático- Ciclo de Carnot -Máquina térmica- Eficiencia-Tercera ley de la termodinámica. Problemas. CAPITULO VII. ENERGIA LIBRE Criterio de equilibrio: sistemas aislados, sistemas a temperatura y volumen constante, o temperatura y presión constantes- Energía libre de Helmholtz – Energía libre de Gibbs; Estado estándar. Problemas. CAPITULO VIII PROCESOS TERMODINAMICOS SIMPLES Procesos reversibles en gases ideales. Tipos: Isotérmico. Isocórico. Isobárico. Politrópico.- Adiabático- Determinación de ∆U, ∆S, Q y W en Gases ideales y reales. Calor de fusión, vaporización, sublimación. Problemas. SEGUNDA EVALUACION PARCIAL CAPITULO IX: SISTEMA DE COMPOSICION VARIABLE: EQUILIBRIO QUIMICO Equilibrio y espontaneidad. Potencial-.Equilibrio químico: Variación de la energía libre de una reacción química en condiciones isotérmicas
4 CAPITULO X: DETERMINACION DE CONSTANTE DE EQUILIBRIO Determinación de Kx, Kc, Kn, Kp, y Kc. Sistemas homogéneos: n ≠ 0 y n=0-Determinación experimental de la constante de equilibrio. Problemas. CAPITULO XI. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS SIMPLES: Equilibrio. Potencial químico. Estabilidad (u vsT). Ecuación de Clausius Clapeyrón. Equilibrios físicos: líquido, sólido-líquido, gas -sólido. Problemas. CAPITULO XII FENOMENOS DE SUPERFICIE Tensión superficial. Magnitud. Elevación y Depresión capilar. Adsorción. Isotermas. Películas Adsorción en sólidos: Física y Química. Mecanismo. Determinación experimental: Adsorción en sólidos. Problemas. TERCERA EVALUACION PARCIAL CAPITULO XIII -FENOMENOS DE TRANSPORTE Propiedades. Definición y clasificación Ecuación General. Conductividad Térmica. Ley de Fourier. Otras formas de conducción de calor.-Introducción a la Reología. Fundamentos y aplicaciones. Difusión: ley de Fick Problemas. CAPITULO XIV - CINETICA QUIMICA Definiciones. Velocidad. Orden. Molecularidad. Reacciones irreversibles: orden cero, primero, segundo y tercero, orden (n). Determinación experimental de una reacción de primer orden y de segundo orden. Problemas. CAPITULO XV. TEMPERATURA Y LAS REACCIONES COMPLEJAS Tiempo de vida media. Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción. Ecuación de Arrhenius- Energía de Activación.- Introducción a las reacciones complejas - Problemas CAPÍTULO XVI CINETICA ENZIMATICA Enzimas. Actividad catalítica de una enzima. Reacciones catalizadas por enzima Intervención de un solo sustrato. Ecuación de Michaelis Menten: análisis de sus parámetros. CAPÍTULO XVII INHIBICIONES Y EFECTOS DE PARAMETROS Soluciones. Inhibición competitiva y no competitiva. Determinación experimental: simulación de reacciones complejas - Efectos de la temperatura, pH. Problemas. CUARTA EVALUACION PARCIAL
5 PRACTICAS DE LABORATORIO 1.-Psicometría 2.-Calorimetría 3.-Termoquímica 4.-Entalpía de vaporización PRIMERA EVALUACION PARCIAL 5.-Determinación de la viscosidad y densidad de líquidos 6.-Equilibrio químico en sistemas homogéneos- I. 7.-Equilibrio químico en sistemas homogéneos – II 8.-Adsorción en sólidos. SEGUNDA EVALUACION PARCIAL 9.-Factores que afectan a la velocidad de reacción 10.-Cinética química catalizada de primer orden.. 11.-Simulación de reacciones simples 12.-Simulación de reacciones complejas TERCERA EVALUACION PARCIAL 10.- BIBLIOGRAFIA TEORIA: LIBRO TEXTO 1.- CASTELLAN “FISICOQUIMICA ” Fondo Educativo Interamericana S. A. Ed. . México-1976.(539/C). -------------------------------2.-ATKINS. P. W.”FISICOQUIMICA” 3er. Edición Wesley Iberoamericana. Delaware. EUA.1991 (539/A) 3.- ADAMSON: A. W.”QUIMICA FISICA I. II. Ed. Castellano. Ed. Reverté S, A. España 1979(541/A22) 4.- BARROW G. M.“QUIMICA FISICA PARA LA CIENCIA DE LA VIDA”.Ed.Reverté.S.A. España 1976(57/B23). 5.- CROCKFORD.H.D.y S.B. KNIGHT “FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICA”.13 Imp. S.A. México. Comp. Ed. Continental 1980 (541/C8) 6.- CLYDER, METZ .”FISICOQUIMICA” Mc Graw Hill Interamericana S.A. 1992. 7.- DANIEL, F. y R.A. ALBERTY ” FISICOQUIMICA” 4ta impresión Ed. Continental S. A. México 1980 (541/D15).
Comp.
8.- GASTON PONS MUZZO “FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICA -VERSION SI” sexta Edición Lima- Perú-UNMSM-1985. 9.- LEVINE IRÁ” FISICOQUÍMICA” Mc Graw Hill-Madrid 1996.
6 10.-MARON Y PRUTTON”FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICA”.Ed. Limusa México 1980. 11.-MOORE, W. J. ”FISICO QUIMICA Hispanoamericana S.A. México 1986
BASICA”
Ed. Prentice may.
12.- MARON y J. B. LANDÓ” FISICOQUÍMICA FUNDAMENTAL” Versión española Ed. Limusa S. A México PRACTICAS 1.- SUAREZ ACOSTA, H .” MANUAL DE FISICO QUIMICA Rev.Ayacucho- UNSCH- Perú-2008 ---------------2.- GRANADOS .C. S. y OTROS “MANUAL DE EXPERIMENTOS DE FISICOQUIMICA” 2 da. Ed. UNSCH. Ayacucho-Perú-1997. 3.- LEVIT B.P. “QUIMICA FISICA PRACTICA Reverté S.A. España 1979 (541,072/F54L)
DE
FINDLAY
“
Ed.
4.- ADAMSON, A. W. “PROBLEMAS DE QUIMICA FISICA”.Edit. Reverté S.A. Barcelona España. 1979 (541,73/A) 5.- CABEL, J. “PROBLEMAS RESUELTOS DE FISICOQUIMICA DE GASTON PONS MUZZO” Lima-Perú-1977(541,076/C) 6.- DANIEL, F. C. AUTORES “CURSO DE FISICOQUIMICA EXPERIMENTAL “.Mc .Graw Hill .Book Company. México 1972 (541,072/015) 7.- PALMER, W, G.”QUIMICA FISICA EXPERIMENTAL” Edit. Eudeba .Londres. Inglaterra 1954 (541,072/P). 8.- ROSE, J.”EXPERIMENTOS DE QUIMICA FISICA SUPERIOR”Ed. Acribia. S. A. España. 1996. (541,072/R84)-1980 (541,072/R) 9.-SHOEMAKER, D.P. GARLAND.C.W.”EXPERYMENTS IN PHYSICAL CHEMISTRY” Edit..Mc. Graw Hill Book Company. Inc. New York EUA.1952 (541,072/S). 10.-WILSON, J. M. CCOAUTORES “PRACTICAS DE QUIMICA FISICA” Ed. Acribia S.A. España 1966 (541,72/W68) Ayacucho, 31 de marzo del 2013
Docente: Ing. Héctor SUAREZ A.
7 UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA (Segunda Universidad Fundada en el Perú) FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Av. Independência s/n Huamanga. Telf. 066-527226-066-312510-Anexo 168
PRIMER SET DE FISICOQUIMICA INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA 1.- Diga cuál de los siguientes sistemas son cerrados o abiertos, aislados o no aislados. a.-Un sistema cerrado entre paredes rígidas ,impermeables y térmicamente conductoras b.-El cuerpo humano. c.-El Planeta Tierra. 2.-Clasifique cada una de las siguientes propiedades como intensivas o extensivas. Temperatura, masa, densidad, intensidad de campo eléctrico, dilatación térmica, fracción molar. 3.- Verdadero o falso: a.- Todo sistema es cerrado.
b.- Todo sistema cerrado está aislado.
4.-En cual de los sistemas se conserva la energía para cualquier tipo de proceso. Un sistema cerrado.- Un sistema abierto.-Un sistema aislado-Un sistema cerrado entre paredes adiabáticas. 5.-Una caloría alimenticia = 1000 cal = 1 Kcal. Un adulto ingiere 2200 Kcal /día. Demuestre que un adulto consume energía aproximadamente a la misma velocidad que una bomba de 100 watts. 6.-Un mol de vapor de agua a 200 ºc y 1 bar experimenta un proceso cíclico con W = 145 J. Determine el valor de Q para este proceso. 7.-A veces nos encontramos con la notación de ∆ Q y ∆ W para el calor transferido al sistema y para el trabajo realizado durante el proceso. Explique por qué esta notación es incorrecta. 8. Clasifique los siguientes procesos como reversibles o irreversibles: a.- Congelación del agua a 0 ºc y 1 atm. b.- Congelación del agua súper enfriada a -10 ºc y 1 atm. c.- Rodar de una pelota sobre el suelo con fricción. d.- Aumento infinitamente lento de la presión, mediante un pistón sin rozamiento, de una mezcla en equilibrio de nitrógeno, hidrógeno y amoniaco, con el consiguiente desplazamiento del equilibrio.
8 9.-El cerebro de un hombre adulto puede oxidar 10 g. de glucosa (o su equivalente) por hora. Si el ∆Hf de la Glucosa es de 1274 KJ/mol. Determinar la potencia generada en el cerebro. 10.-Determinar el calor especifico del hierro si se emplean 250 calorías de calor para elevar la temperatura hasta 46,7 ºC una masa de 50 gramos 11.- Se hace las pruebas de un motor, en las cuales se encuentra que el motor se frena . En cuantos grados se calentará el agua de enfriamiento del freno, si el par motor es de 5 KJ y las revoluciones 1 500 rpm. Se conoce que a las zapatas del freno llegan 10 Tn /h de agua de a la temperatura de º15 ºC. Asumir que todo el trabajo realizado por el motor se transforma en calor de rozamiento 12.-A que altura puede levantar un galón de gasolina a un automóvil que pesa 2800 libras contra la fuerza de la gravedad. Asumir que la temperatura del cilindro es de 2500 K y la temperatura de salida de los gases es de 1300 K (densidad de la gasolina = 08 g /cc; un litro = 0,2642 gal. Calor de combustión de la gasolina = 11,100 cal /g Ayacucho, 05 de abril del 2010
Docente: Ing. Héctor SUAREZ A.
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INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA Objetivo de la termodinámica - Principios básicos. Sistemas termodinámicos- Sistemas –Estado Cambios de estado –Estado de los procesos-Propiedades: intensivas extensivas -Equilibrio, Fases. Ejercicios. PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA. Energía. Procesos a volumen y a presión constante Energía Interna -Entalpía. –Variación de la energía interna y la entalpía con la temperatura - Trabajo: irreversible, reversible: máximo y mínimo. Calor. Convección de signos. Primera ley de la termodinámica- Aplicaciones. TERMOQUIMICA Termoquímica - Estado Estándar – Entalpía de formación, combustión, y de reacción- Ley de Hess - Relación entre la entalpía y la energía interna-Capacidad calorífica- Diferencias –Ecuación de Kirchhoff - Energía de enlace. Problemas SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA Procesos espontáneos-Entropía.-Degradación de la energía-Segunda ley de la termodinámica. Variación de la entropía con la temperatura-Ciclos reversible e irreversible-Proceso isotérmico y adiabático- Ciclo de Carnot- Máquina térmica-Eficiencia-Tercera ley de la termodinámica. Problemas ENERGIA LIBRE Criterio de equilibrio: sistemas aislados, sistemas a temperatura y volumen constante, (o temperatura y presión constante) Energía libre de Helmholtz, de Gibbs; Estado estándar. Problemas. PROCESOS TERMODINAMICOS SIMPLES Procesos reversibles en gases ideales. Tipos: Isotérmico. Isocórico. Isobárico. Politrópico.Adiabático- Determinación de ∆U, ∆S, Q y W en Gases ideales y reales. Calor de fusión, vaporización, sublimación. Problemas. SISTEMA DE COMPOSICION VARIABLE: EQUILIBRIO QUIMICO Equilibrio y espontaneidad. Potencial-.Equilibrio químico: Variación de la energía libre de una reacción química en condiciones isotérmicas Determinación de Kx, Kc, Kn, Kp, y Kc. Sistemas homogéneos: n ≠ 0 y n = 0 - Determinación experimental de la constante de equilibrio. Problemas. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS SIMPLES: Equilibrio. Potencial químico. Estabilidad (u v s T). Transiciones en sistemas de un solo componente- Ecuación de Clausius Clapeyrón. Equilibrios físicos: líquido-vapor, -DestilaciónAzeotropos- sólido-líquido, gas -sólido.-Sistemas coloidales: soles lió fóbicos y liofilicos FENOMENOS DE SUPERFICIE Tensión superficial e interfásica. Elevación y Depresión- Trabajo de adhesión y cohesión -Capilaridad. Dispersiones entre fases: sólido-líquido y gas (emulsión, gelificación)-Adsorción. Isotermas. Películas Adsorción en sólidos: Física y Química. Mecanismo -Determinación experimental: Adsorción en sólidos. Problemas de aplicación FENOMENOS DE TRANSPORTE Definición y clasificación. Ecuación general. Conductividad -Térmica. Ley de Fourier. Otras formas de conducción de calor.-Introducción a la Reología. Aplicaciones Difusión: ley de Fick Problemas. CINETICA QUIMICA
10 Definiciones. Velocidad. Orden. Molecularidad. Reacciones irreversibles: orden cero, primero, segundo y tercero, orden (n). Determinación experimental de una reacción de primer orden y de segundo orden. Problemas. TEMPERATURA Y LAS REACCIONES COMPLEJAS Tiempo de vida media. Ecuación de Arrhenius- Energía de Activación-Reacciones complejas Problemas CINETICA ENZIMATICA Enzimas. Actividad catalítica de una enzima. Reacciones catalizadas. Intervención de un solo sustrato. Ecuación de Michaelis Menten. Inhibición competitiva y no competitiva. Determinación experimental: simulación de reacciones complejas - Efectos de la temperatura, pH. Problemas 1.-Calorimetría 2.- Determinación de la entalpía de vaporización 3.- Ciclos Termodinámicos. 4.- Determinación de la viscosidad y densidad de líquidos 5.- Equilibrio químico en sistemas homogéneos- I. 6.- Equilibrio químico en sistemas homogéneos – II 7.- Adsorción en sólidos. 8.- Cinética química catalizada de primer orden. . 9.- Simulación de reacciones simples 10.- Simulación de reacciones complejas
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1.-GENERALIDADES Año y Plan de estudios
………2005-II - Plan 2004.
2.- DESCRIPCION DE LA ASIGNATURA (Plan de Estudios 2004) Termodinámica: sistemas – Primer principio. Termoquímica. –Segundo principio Energía libre-Procesos termodinámicos simples- Equilibrio químico – Fenómenos de superficie -Fenómeno de transporte- Cinética química – Cinética enzimática 8.- PROGRAMA ANALITICO CAPITULO I: INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA Objetivo de la termodinámica - Principios básicos. Sistemas termodinámicos- Sistemas –Estado - Cambios de estado –Estado de los procesos Propiedades: intensivas extensivas -Equilibrio, Fases. Ejercicios. CAPITULO II; PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA. Energía. Procesos a volumen y a presión constante Energía Interna -Entalpía. –Variación de la energía interna y la entalpía con la temperatura - Trabajo: irreversible, reversible: máximo y mínimo. Calor. Convección de signos. Primera ley de la termodinámica- Aplicaciones. CAPITULO III: TERMOQUIMICA Termoquímica - Estado Estándar – Entalpía de formación, combustión, y de reacción- Ley de Hess - Relación entre la entalpía y la energía interna-Capacidad calorífica- Diferencias –Ecuación de Kirchhoff - Energía de enlace. Problemas CAPITULO IV: SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA Procesos espontáneos-Entropía.-Degradación de la energía-Segunda ley de la termodinámica. Variación de la entropía con la temperatura-Ciclos reversible e irreversible-Proceso isotérmico y adiabático- Ciclo de CarnotMáquina térmica- Eficiencia-Tercera ley de la termodinámica. Problemas CAPITULO V. ENERGIA LIBRE Criterio de equilibrio: sistemas aislados, sistemas a temperatura y volumen constante, (o temperatura y presión constante) - Energía libre de Helmholtz, de Gibbs; Estado estándar. Problemas. CAPITULO VI PROCESOS TERMODINAMICOS SIMPLES
12 Procesos reversibles en gases ideales. Tipos: Isotérmico. Isocórico. Isobárico. Politrópico.- Adiabático- Determinación de ∆U, ∆S, Q y W en Gases ideales y reales. Calor de fusión, vaporización, sublimación. Problemas. CAPITULO VII : SISTEMA DE COMPOSICION VARIABLE: EQUILIBRIO QUIMICO Equilibrio y espontaneidad. Potencial-.Equilibrio químico: Variación de la energía libre de una reacción química en condiciones isotérmicas Determinación de Kx, Kc, Kn, Kp, y Kc. Sistemas homogéneos: n ≠ 0 y n = 0 - Determinación experimental de la constante de equilibrio. Problemas. CAPITULO VIII. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS SIMPLES: Equilibrio. Potencial químico. Estabilidad (u v s T). Ecuación de Clausius Clapeyrón. Equilibrios físicos: líquido, sólido-líquido, gas -sólido. CAPITULO IX FENOMENOS DE SUPERFICIE Tensión superficial. Elevación y Depresión capilar. Adsorción. Isotermas. Películas Adsorción en sólidos: Física y Química. Mecanismo Determinación experimental: Adsorción en sólidos. Problemas de aplicación . CAPITULO X -FENOMENOS DE TRANSPORTE Definición y clasificación. Ecuación general. Conductividad -Térmica. Ley de Fourier. Otras formas de conducción de calor.-Introducción a la Reología. Aplicaciones Difusión: ley de Fick Problemas. CAPITULO XI - CINETICA QUIMICA Definiciones. Velocidad. Orden. Molecularidad. Reacciones irreversibles: orden cero, primero, segundo y tercero, orden (n). Determinación experimental de una reacción de primer orden y de segundo orden. Problemas. CAPITULO XII. TEMPERATURA Y LAS REACCIONES COMPLEJAS Tiempo de vida media. Ecuación de Arrhenius- Energía de Activación -Reacciones complejas - Problemas CAPÍTULO XIII CINETICA ENZIMATICA Enzimas. Actividad catalítica de una enzima. Reacciones catalizadas. Intervención de un solo sustrato. Ecuación de Michaelis Menten. Inhibición competitiva y no competitiva. Determinación experimental: simulación de reacciones complejas - Efectos de la temperatura, pH. Problemas
13 PRACTICAS DE LABORATORIO 1.-Calorimetría 2.- Determinación de la entalpía de vaporización 3.- Ciclos Termodinámicos. 4.- Determinación de la viscosidad y densidad de líquidos 5.- Equilibrio químico en sistemas homogéneos- I. 6.- Equilibrio químico en sistemas homogéneos – II 7.- Adsorción en sólidos. 8.- Cinética química catalizada de primer orden. . 9.- Simulación de reacciones simples 10.- Simulación de reacciones complejas 9.- BIBLIOGRAFIA TEORIA: LIBRO TEXTO 1.- CASTELLAN “FISICOQUIMICA” Fondo Educativo Interamericana S.A. Ed. . México-1976.(539/C). -------------------------------2.- ATKINS. P. W.”FISICOQUIMICA” 3er. Edición Wesley Iberoamericana. Delaware. EUA.1991 (539/A) 6.- CLYDER, METZ.”FISICOQUIMICA” Mc Graw Hill Interamericana S.A. 1992. 8.- GASTON PONS MUZZO “FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICA -VERSION SI”Sexta Edición Lima- Perú-UNMSM-1985. 9.- LEVINE IRA”FISICOQUIMICA” Mc Graw Hill-Madrid 1996. 10.- MARON Y PRUTTON”FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICA”.Ed. Limusa México 1980. 11.- MOORE, W. J. ”FISICO QUIMICA BASICA” Ed. Prentice may. Hispanoamericana S.A. México 1986 12.-MARON y J. B. LANDO”FISICOQUIMICA FUNDAMENTAL”Versión española Ed. Limusa S. A México PRACTICAS 1.- SUAREZ ACOSTA, H.” MANUAL DE FISICO QUIMICA EXPERIMENTAL” 3er. Rev- Ayacucho- UNSCH- Perú-2004 ---------------5.- GRANADOS .C.S. y OTROS “MANUAL DE EXPERIMENTOS DE FISICOQUIMICA” 2 da. Ed.UNSCH. Ayacucho-Perú-1997. 6.- LEVIT B.P. “QUIMICA FISICA PRACTICA DE FINDLAY “ Ed. Reverté S.A. España 1979 (541,072/F54L) 8.- ROSE, J.”EXPERIMENTOS DE QUIMICA FISICA SUPERIOR”Ed. Acribia. S. A. España. 1996. (541,072/R84)-1980 (541,072/R) Ayacucho, 21 de Enero 2006 Año y Plan de estudios ………………………………2005- Plan 2004.
14 INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA Principios básicos. Propiedades: Intensivas, Extensivas. Cambios de estado. Procesos. TrabajoIrreversible, reversible: máximo y mínimo. Calor. Convección de signos. Primera ley de laTermodinámica. Energía Interna. Entalpía. Termoquímica. Estado estándar-Ley de Hess-Calor de formación, combustión y de reacción. Relación entre ∆H y ∆U. Cp y Cv constantes y dependiente de la temperatura. Ecuación de Kirchhoff. Entropía. Segunda ley de termodinámica Energía libre; Estado estándar. Tercera ley de la termodinámica. Problemas (1, 6, 10,11) PROPIEDADES EMPIRICAS DE LOS GASES Leyes de los gases ideales-.Ecuación de estado: característica. Ley general de los gases ideales.Relación con la Densidad. Expansión térmica comprensibilidad. Mezcla- Determinación de las masas moleculares : Métodos- Problemas (1, 4, 5, 6, 10,11). GASES REALES Introducción. Ecuación de Van der Waals, Dieterici, Berthelot. Métodos para determinar el volumen o el número de moles- Estado crítico: Pc, Vc, Tc. Determinación de las constantes (a ) y (b) de la ecuación de Van der Waals. Determinación experimental de la masa molecular de un vapor. Ecuaciones viriales Estado Correspondientes Tr, Pr, Vr .Factor de comprensibilidad (z). Diagramas .Problemas (1, 4, 5, 6, 10, 11) PROCESOS CON GASES IDEALES Y REALES Introducción a los Procesos: Isotérmico. Isocórico. Isobárico. Politrópico. Adiabático. Determinación de ∆U, ∆ S, Q y W en gases ideales y reales. Máquinas térmicas. Ciclo de Carnot Eficiencia. Problemas (1, 6, 10,11) ESTRUCTURA DE LOS GASES Teoría cinética. Recorrido libre medio. Diámetro molecular. Ley de Graham. Difusión y Efusión. Determinación experimental de la difusión de un gas. Problemas de aplicación. (1, 6, 10) PROPIEDADES DE LIQUIDOS Y SÓLIDOS Líquidos. Presión de vapor. Ecuación de Clausius Clapeyrón -Determinación experimental de La entalpía de vaporización . Viscosidad Viscosímetro de Ostwald. Determinación experimental de la viscosidad. Índice de refracción. Determinación experimental del índice de refracción y de la densidad. Sólidos: Calor de fusión, vaporización, sublimación. Propiedades de los Cristales. Sólidos: cristalino, amorfo. Características. Problemas (1, 5, 6, 8,10) -SISTEMA DE COMPOSICION VARIABLE: EQUILIBRIO QUIMICO
15 Equilibrio y espontaneidad. Potencial de un gas ideal y de una mezcla. ∆G, ∆ S de la mezcla. Equilibrio químico: Mezcla de gases ideales y reales. Determinación de Kx, Kc, Kn, Kp, y Kc Sistemas homogéneos: n ≠ 0 y n= 0. Determinación experimental de la constante de equilibrio. Problemas (1, 6, 7,10, 11) EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS SIMPLES: REGLA DE FASES Equilibrio. Potencial químico. Estabilidad (u vs T). Ecuaciones de Clausius Clapeyrón. Diagrama de fases: CO2 y H20. Regla de fases. Problemas (1, 5, 6, 10,11) SOLUCION IDEAL Y PROPIEDADES COLIGATIVAS Definición. Tipos de soluciones. Solución binaria. Aplicación de la Ecuación de Gibb Duhem. Propiedades Coligativas. Problemas de aplicación (1, 5, 6, 10,11) SOLUCION IDEAL DILUIDA CON MAS DE UN COMPONENTE VOLATIL Características. Potencial químico en soluciones ideales. Regla de la palanca Cambios de estado. Diagramas: temperatura vs composición. Destilación Fraccionada. Azeotropos Solución ideal diluida.-Ley de Henry: Solubilidad de los gases .Problemas (1,6,7,8,10,11) EQUILIBRIO ENTRE FASES CONDENSADAS Equilibrio líquido -vapor-Equilibrio sólido Líquido -Análisis térmico. Equilibrio gas– sólido.Sistema de tres componentes. Determinación experimental de Líquidos parcialmente Miscibles. Problemas (1, 8, 10,11) FENOMENOS DE SUPERFICIE Tensión superficial. Magnitud. Adsorción. Isotermas. Películas Adsorción en sólidos: Física y Química. Mecanismo - Determinación experimental: Adsorción en sólidos. Problemas (1, 3, 4, 8,10) FENOMENOS DE TRANSPORTE Propiedades. Definición y clasificación Ecuación General. Conductividad Térmica. Ley de Fourier. Formas de conducción de calor. Introducción a la Reología. Difusión: ley de Fick . Problemas (1, 6, 8, 9,11). CINETICA QUIMICA Definiciones. Velocidad. Orden. Molecularidad. Reacciones irreversibles: orden 0, 1, 2, 3, y orden (n). Determinación experimental de una reacción de primer orden y de segundo orden .Tiempo de vida media. Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción. Cálculo de la energía de activación. Introducción a las reacciones compleja. Problemas (1, 4, 6,10. 11)
16 CINETICA ENZIMATICA Enzimas. Actividad catalítica de una enzima. Reacciones catalizadas por enzima. Intervención de un solo sustrato. Ecuación de Michaelis Menten: análisis de sus parámetros. Soluciones. Inhibición competitiva y no competitiva. Determinación experimental: simulación de reacciones complejas - Efectos de la temperatura, pH Problemas (1, 5, 6, 9, 10, 11) CRECIMIENTO BACTERIANO Condiciones físicas: temperatura, necesidades gaseosas, pH, diversos. Elección del Medio de cultivo Crecimiento. Elección del método y características del crecimiento Determinación experimental: Cinética enzimática. Problemas (1,10) PRACTICAS DE LABORATORIO 1.- Psicrometría. Uso del diagrama psicrométrico 2.- Determinación de la masa molecular del aire atmosférico (1, 4, 9) 3.-Determinación de la masa molecular de un líquido volátil (4,9) 4.- Demostración de la ley de Graham. 5.- Determinación de la entalpía de vaporización (1, 2, 4, 7) 6.- Determinación de la viscosidad y densidad de líquidos a diferentes temperaturas (1, 3,6, 10) 7.- Determinación de la densidad e índice de refracción de mezclas binarias (1, 2, 5,7) 8.- Equilibrio químico en sistemas homogéneos-Parte I. (1, 7,10) 9.- Equilibrio químico en sistemas homogéneos –Parte II (1, 7,10) 10.- Adsorción en sólidos. (1, 2, 4, 5) 11.- Cinética química de primer orden. (1, 2, 4,5) 12.- Simulación de reacciones (simples-complejas y enzimáticas). 9.- BIBLIOGRAFIA TEORIA: LIBRO TEXTO 1.- CASTELLAN “FISICOQUIMICA” Fondo Educativo Interamericana S.A. Ed. . México 1976.(539/C). ----------------------------------------------------2.- ATKINS. P. W. ”FISICOQUIMICA” 3er. Edición Wesley Iberoamericana. Delaware. EUA.1991 (539/A) 3.- ADAMSON: A. W.”QUIMICA FISICA I. II. Ed. Castellano. Ed. Reverté S, A. España 1979(541/A22) 4.- BARROW G. M.“QUIMICA FISICA PARA LA CIENCIA DE LA VIDA”.Ed.Reverté.S.A. España 1976(57/B23). 5.- CROCKFORD.H.D.y S.B. KNIGHT “FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICA”.13 Imp. S.A. México. Comp. Ed. Continental 1980 (541/C8) 6.- CLYDER, METZ.”FISICOQUIMICA” Mc Graw Hill Interamericana S.A. 1992.
17 7.- DANIEL, F. y R.A. ALBERTY ” FISICOQUIMICA” 4ta impresión Comp. Ed. Continental S. A. México 1980 (541/D15). 8.- GASTON PONS MUZZO “FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICAVERSION SI” Sexta Edición Lima- Perú-UNMSM-1985. 9.- LEVINE IRA”FISICOQUIMICA” Mc Graw Hill-Madrid 1996. 10.- MARON Y PRUTTON”FUNDAMENTOS DE FISICO QUIMICA”.Ed. Limusa México 1980. 11.- MOORE, W. J.”FISICO QUIMICA BASICA” Ed. Prentice. Hispanoamericana S.A. México 1986 12.-MARON y J. B. LANDO”FISICOQUIMICA FUNDAMENTAL”Versión española Ed. Limusa S. A México PRACTICAS 1.- SUAREZ ACOSTA, H.” MANUAL DE FISICO QUIMICA EXPERIMENTAL” 3er. Rev- Ayacucho-UNSCH- Perú-2004 -------------------------------------------------------2.- ADAMSON, A . W. “PROBLEMAS DE QUIMICA FISICA”.Edit. Reverté S.A. Barcelona España. 1979 (541,73/A) 3.- CABEL, J. “PROBLEMAS RESUELTOS DE FISICOQUIMICA DE GASTON PONS MUZZO” Lima-Perú-1977(541,076/C) 4.- DANIEL, F. C. AUTORES “ CURSO DE FISICOQUIMICA EXPERIMENTAL “. Mc Graw Hill .Book Company. México 1972 (541,072/015) 5.- GRANADOS .C.S. y OTROS “MANUAL DE EXPERIMENTOS DE FISICOQUIMICA” 2 da. Ed. UNSCH. Ayacucho-Perú-1997. 6.- LEVIT B P. “QUIMICA FISICA PRACTICA DE FINDLAY “ Ed. Reverté S.A. España 19790 (541,072/F54L) 7.- PALMER, W, G.”QUIMICA FISICA EXPERIMENTAL” Edit Eudeba .Londres. Inglaterra 1954 (541,072/P). 8.- ROSE, J .”EXPERIMENTOS DE QUIMICA FISICA SUPERIOR”Ed. Acribia. S.A.España 1996. (541,072/R84)-1980 (541,072/R) 9.- SHOEMAKER, D.P. GARLAND.C.W.”EXPERYMENTS IN PHYSICAL CHEMISTRY” Edit..Mc. Graw Hill Book Company. Inc. New York EUA.1952 541,072/S). 10.-WILSON, J. M. CCOAUTORES “PRACTICAS DE QUIMICA FISICA” Ed. Acribia S.A. España 1966 (541,72/W68) Ayacucho, 27 de Setiembre del 2004 Docente: ING. SUAREZ ACOSTA
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